Ako ovplyvňuje odplyňovanie podnosu tepelného spracovania vo vákuu kvalitu obrobku?

Pri špičkovej výrobe sa technológia vákuového tepelného spracovania široko používa v leteckom priestranstve, lekárskych zariadeniach a presných nástrojoch kvôli jeho charakteristikám o oxidácii, nízkej deformácii a presnej regulácii teploty. Často prehliadaný odkaz v tomto procese - odplyňovací účinok (výpadanie) podnos na tepelné spracovanie - Môže sa stať „neviditeľným vrahom“ kvality obrobku.
1. Mechanizmus a zdroj odplyňovacieho účinku
Vo vákuovom prostredí sa molekuly plynu (ako H₂o, O₂, Co₂ atď.) Adsorbované na povrchu tepelného úpravy a obrobku, ako aj plyny rozpustené v materiáli (ako je H₂, N₂), sa rýchlo uvoľňujú v dôsledku vysokých teplotných a nízkotlakových podmienok. Tento proces sa nazýva „odplyňovanie“. Najmä ak je hustota podnosového materiálu (ako je grafit, nehrdzavejúca oceľ alebo keramická) nedostatočná alebo je predbežná ošetrenie nedostatočná, prchavé látky (ako sú zlúčeniny síry a fosforu), ktoré zostávajú v póroch, ďalej zhorší rozpadajúci účinok. Napríklad, keď je grafitový podnos nad 600 ° C, rýchlosť uvoľňovania síry môže dosiahnuť 10⁻⁴ PA · m³/s, čo výrazne znečisťuje vákuové prostredie.
2. Negatívny vplyv odplyňovacieho vplyvu na kvalitu obrobku
Kontaminácia povrchu a oxidácia
Molekuly plynu uvoľňované odplynením budú reagovať s povrchom obrobku. Napríklad, keď kyslíkový parciálny tlak presahuje 10⁻⁵ PA, na povrchu zliatiny titánu sa vytvorí krehká vrstva oxidu (Tio₂), čo bude mať za následok zníženie únavovej životnosti o viac ako 30%; Vodná pary môžu spôsobiť „vodíkové ohromenie“ vysokej uhlíkovej ocele, čo spôsobuje mikrokraky.
Nerovnomerný prenos tepla
Zvyšok plynu zníži rovnomernosť vákuového prostredia, čo bude mať za následok zníženie účinnosti tepelného žiarenia medzi podnosom a obrobkom. Experimentálne údaje ukazujú, že keď stupeň vákua klesne z 10 ° PA na 10 ⁻ PA, odchýlka rýchlosti zahrievania hliníkového obrobku zliatiny môže dosiahnuť 15%, čo spôsobí miestne prehrievanie alebo podvádzanie.
Zhoršenie materiálových vlastností
Počas procesu odplyňovania sa v dôsledku splyňovania môžu stratiť kľúčové prvky niektorých zliatin (napríklad horčíka a zinku). Ako príklad, ktorý vezme zliatinu hliníka 7075, za každé 0,1% zvýšenie miery straty horčíka sa jeho pevnosť v ťahu zníži približne o 50 MPa.
3. Stratégia optimalizácie: zlepšenie spolupráce z materiálov na procesy
Upgrade materiálu palety
Výber materiálov s nízkou rýchlosťou výtoku, ako je napríklad chemický depozícia chemickej pary (CVD) kremíkového karbidu potiahnutého grafitom, môže znížiť uvoľňovanie síry na 10 ⁻⁷ PA · m³/s. Keramické kompozity (ako napríklad Al₂o₃-SIC) majú nízku útočnú a vysokú tepelnú vodivosť.
Inovácia procesu predúpravy
Pred pečením podnosu (800 ℃, 10 hodín vákuového žíhania) môže odstrániť viac ako 90% adsorbovaného plynu. Výskum NASA ukazuje, že uvoľňovanie plynových podnosov z nehrdzavejúcej ocele vo vákuovej peci sa zníži o 76%.
Technológia dynamickej vákuovej kontroly
Počas štádiu zahrievania sa na stabilizáciu vákuového stupňa pod 10 ° PA používajú molekulárne čerpadlo a kryogénne čerpadlo; Počas fázy chladenia sa zavádza vysoko čistota argónového plynu (čistota 99,999%) na účinnú inhibíciu sekundárnej oxidácie.